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Growth and habit of GaS single crystals obtained from the vapour phase

1972; Wiley; Volume: 12; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1002/pssa.2210120207

1521-396X

R. M. A. Lieth,

nanoparticles nucleation surface interactions

A comparative study of the sublimation and chemical transport of the compound GaS is reported. The parameters investigated in the closed system are the iodine concentration, the tube geometry, and undercooling. The rate of transport in case of sublimation is diffusion-controlled, in the iodine-assisted transport process at concentrations higher than 1 mg/cm3, convection governs the process, while at lower concentrations the diffusion-controlled sublimation becomes important. In general, the lateral growth is fast when the chemical transport is used; the habit of the crystals is plate-like, the c-axis being normal to the plane of the platelet. A large amount of screw dislocations can be seen on the (0001) faces and the crystals exhibit in general n-type conductivity. If the sublimation technique is used, the crystals are not exclusively plate-like, the majority of the crystals exhibit needle-like and ribbon-like habit. With growth in the length direction, the growth axis is parallel to the c-axis, it takes place around screw dislocations and two crystallization mechanisms are assumed to take place simultaneously. The formation of a large number of two-dimensional nuclei between the arms of the screw dislocation seems to be responsible for a decrease of the mean surface migration distance Xs on the basal plane. Es wird über eine vergleichende Untersuchung der Sublimation und des chemischen Transports der Verbindung GaS berichtet. Die im abgeschlossenen System untersuchten Parameter waren: Die Jodkonzentration, die Gefäßgeometrie und die Unterkühlung. Im Falle der Sublimation ist die Transportrate diffusionsgesteuert, im Jod-assistierten Transportprozeß bei Konzentrationen über 1 mg/cm3 steuert Konvektion den Prozeß, während bei niedrigeren Konzentrationen diffusionsgesteuerte Sublimation bedeutsam wird. Im allgemeinen ist das laterale Wachstum schnell, wenn chemischer Transport benutzt wird; der Habitus des Kristalls ist plättchenförmig, wobei die c-Achse normal zur Plättchenebene ist. Ein großer Anteil von Schraubenversetzungen wird auf den (0001)-Ebenen beobachtet und die Kristalle zeigen im allgemeinen n-Leitfähigkeit. Wenn die Sublimationstechnik benutzt wird, sind die Kristalle nicht ausschließlich plättchenförmig, die Mehrzahl der Kristalle zeigen nadelförmigen und Streifenhabitus. Bei Wachstum in der Längsrichtung ist die Wachstumsachse parallel zur c-Achse; es findet um eine Schraubenversetzung herum statt und es wird angenommen, daß zwei Kristallisationsmechanismen simultan wirken. Die Bildung einer großen Zahl zweidimensionaler Kerne zwischen den Zweigen der Schraubenversetzung scheint für den Abfall des mittleren Oberflächenwanderungsabstands Xs auf der Basisebene verantwortlich zu sein.